借助可通过磁场切换的过滤模式，该设备有望实现细胞分选
华盛顿 — 研究人员制造了一种磁驱动旋转微过滤器，可用于过滤微流体装置内的颗粒。他们通过制造一种磁性材料制造了这种微小的转向过滤器，这种磁性材料可以用一种非常精确的3D打印技术，即双光子聚合技术来使用。
微流体设备，也被称为芯片上的实验室设备，可以用来在一个通常只有几平方厘米或更小的芯片内执行多样化的实验室功能。这些器件包含了复杂的微流体通道网络，它们可能用于多种应用，如筛选有治疗潜力的分子或进行检测疾病的血液测试。
中国科学技术大学研究小组成员吴东(音译)表示:“通过改变外部磁场的方向，我们制作的微过滤器可以根据需要进行远程操作，要么过滤特定大小的颗粒，要么让它们全部通过。这种功能可以基于微流体设备进行许多类型的化学和生物研究，重要的是，使芯片可以重复使用。”
在OSA期刊Optics Letters《光学快报》上，吴东和来自合肥工业大学和日本理研先进光子学中心的同事们展示了他们的新型旋转微滤器，这种过滤器可以在微流控装置中对粒子进行高效分类。
中国科学技术大学的王朝伟(音译)说:“这种过滤器最终可以用于对不同大小的细胞进行分类，如分离循环肿瘤细胞用于分析，或检测可能预示疾病的异常大的细胞。随着进一步的发展，它甚至有可能用于植入体内的癌症检测设备。”
一个更多功能的过滤器
微流控芯片中经常使用带有微孔的过滤器作为一种被动的过滤方法，根据孔的大小对粒子或细胞进行分类。然而，由于过滤器中的孔的数量和形状不能动态改变，现有的设备缺乏按需分类不同类型的颗粒或细胞的灵活性。为了扩大微流控装置的用途，研究人员开发了一种可以在选择性过滤和被动通过等模式之间自由切换的过滤器。
他们利用双光子聚合技术制造了这种新型滤光片，这种技术利用聚焦的飞秒激光束来固化或聚合一种被称为光刻胶的液体光敏材料。由于双光子吸收，聚合可以以非常精确的方式完成，这使得在微米尺度上制造复杂的结构成为可能。
为了制作这种微过滤器，研究人员合成了磁性纳米颗粒，并将其与光刻胶混合。制造旋转微滤波器需要他们优化用于聚合的激光功率密度、脉冲数和扫描间隔。在一个载玻片上测试其磁性驱动特性后，他们将微过滤器集成到一个微流控装置中。
多个过滤模式
为了过滤较大的颗粒，应用了垂直于微通道的磁场。过滤过程完成后，通过施加一个平行于微通道的磁场，将微过滤器旋转90°，大颗粒就可以释放出来，然后可以根据需要重复过滤过程。
研究人员用直径分别为8.0和2.5微米的聚苯乙烯颗粒混合在酒精溶液中，验证了过滤器的过滤性能。中国科学技术大学的张晨初(音译)表示:“很明显，小于孔径的颗粒很容易通过微过滤器，而较大的颗粒则被过滤掉。在通过模式下，任何被过滤器捕获的较大颗粒都被流体冲走，这可以防止过滤器堵塞，允许微过滤器重复使用。”
研究人员计划优化微过滤器，使其可以用于按大小分离细胞。研究人员表示，如果成功的话，这项技术最终将应用于人体。因为体液的粘度比酒精高，他们需要重设微通道的结构或处理微通道的表面，以保持高流速，并防止细胞粘附在通道或过滤器上。
该文章发表于OSA期刊 OpticsLetters《光学快报》
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